Nov 24, 2024

磁场强度H和磁感应强度B

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磁场强度H

磁场强度H实际上是一个物理量,没有实际意义。以前人们定义它的时候,都假设有磁荷这种东西,但后来发现这个东西并不存在。这只是电流的另一边。在遥远的1820年代,科学家们取得了一系列革命性的发现,开启了现代磁学理论。 1820年7月,丹麦物理学家汉斯·奥斯特发现,载流导线中的电流-会对磁针施加一个力,导致磁针方向偏转。 (奥斯特实验-电流的磁效应)9月份,就在消息传到法国科学院一周后,安培成功地进行了一项实验,表明如果载流电流同向流动,两根平行的载流导线-会互相吸引;否则,如果流动方向相反,它们将相互排斥。 1825年,安培发表了安培定律,这是关于电流方向与电流激发的磁场的磁通线之间关系的规则。
通过力学测量可以得出,对于距长直丝距离相等的点,磁针感受到的“磁场”强度是相同的,不同距离的点感受到的“磁场”强度与距离成反比。这样,我们通过机械测量和电流强度来定义磁场强度H的物理量。其单位是安培/米A/m。在高斯单位制中,H的单位是Oe奥斯特,1A/m=4π×10-3Oe。对于磁场强度H有很多种解释,我们可以将H理解为外部磁场(类似于电场强度,例如用电流I对物体施加磁场H)。磁感应强度B 磁场强度只是外部电流所产生的磁场。对于磁场中的铁磁材料,除了受到外部磁场H的影响外,材料内部的颗粒在外部磁场的作用下也会产生感应磁场。

 

磁感应强度B

磁感应强度B表示粒子“感受到”的总磁场,即外部磁场H与此时的感应磁场M之和。在真空中,磁感应强度与外部磁场成正比,即B=μ0H,其中μ0是真空的导磁率。铁磁材料内部的磁感应强度为B=μ0(H+M),即总磁场等于μ0乘以“电流产生的磁场H”加上“介质被H磁化产生的磁场M”之和。 B的单位是特斯拉T,高斯单位制中的单位是高斯Gs,1T=10KGs。磁感应强度是磁铁真正的“磁场强度”。不过,由于历史上H一直被称为磁场强度,所以B只能被赋予另一个名称,称为磁感应强度。 B和H均指“磁场强度”,但由于定义和推导方法不同,其单位也不同(在高斯系中,B的单位为高斯Gs,H的单位为奥斯特Oe,1Oe=1×10-4Wb·m-2=1×10-4T=1Gs)。磁场强度H是虚拟空间的磁场。它没有考虑空间中的物质。它重点研究磁场和产生磁场的电流之间的关系。磁感应强度B考虑的是在虚拟空间磁场H中加入实际物质后最终磁场的强度。它侧重于物质的实际磁场强度。

 

磁场强度M

刚才我们提到了磁场强度M,它是材料内部的粒子在外部磁场作用下产生的感应磁场。现代物理学证明,原子中的每个电子都围绕原子核公转和自转,这两种运动都会产生磁效应。如果把分子看成一个整体,则分子中每个电子产生的磁效应之和可以用等效环电流来表示。这种等效的循环电流称为分子电流。

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